RAPORT:

#FabrykahejtuPO

Naprawić zepsuty gen i ocalić życie

Jedna „literka” w zapisie DNA genomu człowieka może stanowić o życiu a śmierci (fot. Shutterstock/bogdanhoda)
Jedna „literka” w zapisie DNA genomu człowieka może stanowić o życiu a śmierci (fot. Shutterstock/bogdanhoda)

Jedna „literka” w zapisie DNA genomu człowieka, gdzie tych literek jest razem 6,4 mld (jeśli policzyć oba komplety chromosomów), może stanowić o różnicy miedzy zdrowiem i chorobą, życiem a śmiercią. Tak jest np. w przypadku zespołu Hurler. Dziś – na razie na modelu mysim – wyleczono tę ciężką chorobę dotykającą 1 na 100 tys. noworodków za pomocą terapii genowej. Prenatalnie i wewnątrzmacicznie, dzięki metodzie redagowania genów, nagrodzonej ostatnim Noblem z chemii.

Zbadać ewolucję w probówce, czyli duży może więcej

Ewolucja życia na Ziemi nie jest dla nas w całości jasna. Wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi z tej prostej przyczyny: wszelkie dowody jej...

zobacz więcej

Gdy na początku października ubiegłego roku opisywałam na tych łamach przyczyny, dla których Komitet Noblowski zdecydował o przyznaniu nagrody z chemii dwóm uczonym (francuskiej mikrobiolog Emmanuelle Charpentier i amerykańskiej biochemik Jennifer A. Doudna), było jasne, że tu Nobel z medycyny i fizjologii się należał na równi. Obie panie bowiem obmyśliły sposób już nie jak czytać „księgę życia” danego organizmu, jaką jest genom, ale jak ją pisać na nowo – zmieniając dowolnie wybrane zdania na inne . Nobel z chemii przyznano w ubiegłym roku za metodę redagowania genów CRISPR-Cas9.

Pozwala ona na zmianę sekwencji precyzyjnie wybranych genów w żywych komórkach, a nie w laboratoryjnej probówce. Od jakiegoś już czasu jest ona eksperymentalnie wykorzystywana w terapii ludzkich chorób genetycznych, jak anemia sierpowata.

Jednak są to sytuacje, gdy „wystarczy” naprawić konkretny typ komórek w organizmie, czyli np. zniszczyć zmutowany szpik kostny, z którego uprzednio pobrano komórki macierzyste, po czym genetycznie je naprawić metodą CRIPR-Cas9 tak, aby powstające czerwone krwinki produkowały już prawidłową hemoglobinę, a następnie wyhodować z tych naprawionych komórek nowy szpik i przeszczepić go cierpiącej osobie.

Pobierz aplikację mobilną i oglądaj TVP INFO na żywo

Bakterie pomagają rozwikłać zagadkę ludzkich migracji

Migracje ludzi z Syberii do Ameryki 12 tys. lat temu można śledzić dzięki badaniom genetycznym bakterii – opisują naukowcy na łamach tygodnika...

zobacz więcej

Czymś jednak zupełnie innym są wrodzone choroby genetyczne, gdzie praktycznie każda komórka organizmu jest dotknięta patologią, w związku z czym objawy są wielonarządowe. Nie da się tu wyjąć tych dostępnych komórek i naprawić je. Jedyną szansą jest naprawa mutacji jak najwcześniej w rozwoju zarodkowym.

U ssaków oznacza to działanie wewnątrzmaciczne. Dziś – o czym możemy przeczytać na łamach najnowszego numeru „Nature Communications” – zespołowi Williama H. Peranteau z Centrum Badań nad Płodem w Filadelfijskim Szpitalu Dziecięcym (USA) udało się takie działanie inżynierią genetyczną na wczesny zarodek mysi. Mysz owa jest modelem dziedzicznej genetycznej choroby ludzkiej zwanej mukopolisacharydozą typu I (MPS-IH, zespół Hurler lub gargoilizm od Gargantui – ogromnych rozmiarów króla, bohatera powieści Rabelaisego).

Mutacja powodująca tę chorobę to zastąpienie JEDNEGO nukleotydu w długim łańcuchu DNA chromosomu czwartego. Zamiast guaniny (G) będzie tam adenina (A). I to wystarczy, by nastąpił niedobór lub całkowity brak enzymu alfa-L-iduronidazy. Choć być może nigdy o nim wcześniej nie słyszeliśmy, jego działanie gwarantuje, że cząsteczki złożonych, modyfikowanych i niezbędnych do życia naszemu organizmowi cukrów zwanych mukopolisacharydami ulegają trawieniu na podstawowe kawałki.

Jego brak powoduje akumulowanie w komórkach siarczanu heparanu iz siarczanu dermatanu, co uszkadza m.in. serce, wątrobę i mózg. To choroba z grupy „spichrzeniowych” – akumulujemy coś, co nam szkodzi. To zaburzenie wywołuje  upośledzenie umysłowe i fizyczne (np. duża głowa, groteskowe, grube rysy twarzy). Dzieci z tą chorobą wrodzoną nie dożywają 10. roku życia.

Mikroby z krowich żołądków są w stanie rozkładać plastik

Bakterie znajdujące się w jednej z części krowiego żołądka mają zdolność rozkładania plastiku – informują naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego w...

zobacz więcej

Podsumowując, w świecie zachodnim mutacja do dotyka około 1 na 100 tys. dzieci. Prowadzi często do wczesnej pourodzeniowej śmierci sercowo-płucnej. W wieku sześciu miesięcy u dzieci może wystąpić obrzęk wątroby i śledziony, przepuklina brzuszna, nieprawidłowości układu mięśniowo-szkieletowego, zwyrodnienia siatkówki i zaburzenia neurokognitywne oraz choroby serca.

Nieleczeni pacjenci mogą umrzeć z powodu powikłań sercowo-oddechowych w wieku 5-10 lat. Nawet podczas leczenia doświadczają powikłań, ponieważ znane terapie mają ograniczoną skuteczność, zwłaszcza diagnoza przychodzi późno.

Dziś uczonym z Filadelfii udało się eksperymentalnie naprawić ową pojedynczą mutację za pomocą specjalnie przygotowanego metodami inżynierii genetycznej adenowirusa, który stał się wektorem – nośnikiem systemu naprawy genu odpowiedzialnego z MPS-IH. I to nie gdziekolwiek i jakkolwiek, ale u mysiego zarodka jeszcze w macicy swojej mysiej mamy.

W efekcie, jak zapewniają w swej publikacji specjaliści, nastąpiła „skuteczna długoterminowa korekcja mutacji w hepatocytach (komórkach wątroby) i kardiomiocytach (komórkach mięśnia sercowego) i niskopoziomowa jej edycja w mózgu”. Czyli wątroba i serce myszy było „jak zdrowe”, natomiast w kwestii neuronów interwencje należałoby chyba podjąć jeszcze wcześniej, ale jest możliwa.

Bakterie „zjedzą” plastik, ale czas się z nim rozstać

Na początek 2020, kiedy nikt z nas jeszcze nie myślał o nadchodzącej pandemii, pytałam na tych łamach: czy nasza cywilizacja upadnie przez plastic,...

zobacz więcej

Oczywiście w tym eksperymentalnym leczeniu myszy nie chodzi ani o mysz, ani o sam gargoilizm. Takich ludzkich chorób genetycznych, dziedzicznych, które są wywołane przez pojedynczą mutację, jest setki. Wśród nich np. nerwiakowłókniakowatość (powodująca liczne niezłośliwe nowotwory pochodzące z układu nerwowego) czy choroba Taya-Sachsa, gdzie w komórkach nerwowych gromadzi się pewien gangliozyd, bo brakuje enzymu, który by go neutralizował.

Dzieci dotknięte chorobą początkowo rozwijają się normalnie, później postępuje upośledzenie wzroku, słuchu i motoryki. Dochodzi również do pogłębiającego się niedorozwoju umysłowego. Do zgonu dochodzi zwykle w 3. lub 4. roku życia.

Oznacza to, że filadelfijski eksperyment ma znaczenie jako dowód, że takie procedury są w ogóle wykonalne: tzw. „proof of concept”. Skoro są wykonalne dla MPS-IH, to da się je sobie wyobrazić – i przeprowadzić – w innych chorobach o podobnym podłożu.

Oczywiście edycja genów zarodkowych za pomocą techniki CRISPR-Cas9 u ludzi jest dziś zakazana. Jedyny, który oficjalnie tego dokonał w Chinach, czyli dr He Jiankui – „ojciec” bliźniaczek w wyniku pojedynczej zmiany genetycznej odpornych na AIDS i potencjalnie inteligentniejszych – zniknął z naukowego świata. Nie wiadomo nawet, czy nadal żyje. Oficjalnie odbyła się wobec niego w macierzystym kraju procedura karno-sądowa.

Nie jest tak, że technologia CRISPR-Cas9 nie niesie ryzyka terapeutycznego. Istnieje chociażby zjawisko off-target, czyli możliwość swoistego genetycznego rykoszetu. Podawana do komórek sekwencja DNA zamiast wbudować się tam, gdzie trzeba, wbuduje się – z niezmiernie małym prawdopodobieństwem, ale jednak – gdzie indziej.

Zwykłe okulary pozwolą na widzenie w ciemnościach

Australijski zespół naukowców stworzył cienką powłokę, która przetwarza promienie podczerwone w światło widzialne. Można ją nałożyć nawet na...

zobacz więcej

Co więcej, nie ma jak dotąd zgody uczonych biologów molekularnych ani większości etyków na takie działania. Zwłaszcza na modyfikacje bardzo wczesnego zarodka, np. zygoty, gdzie wprowadzona zmiana dziedziczyłaby się w kolejnych pokoleniach.

Jednak problem przesuwania granicy możliwego i niemożliwego, a jednocześnie bezpiecznego „leczenia genami”, jest faktem. Jakie etyczne wyjaśnienie miałoby sprawić, że zaakceptujemy stan, iż ciężko chore dziecko nie dostanie możliwej i skutecznej terapii tylko dlatego, że jest genetyczna? Czy tylko dlatego, że jest wobec ludzkiego bardzo wczesnego płodu? Musimy ustalić, czy to jest człowiek, a zatem leczenie wszelkimi dostępnymi metodami i ratowanie życia należy mu się „jak psu miska”, albo wyłączyć ludzkie zarodki i płody z możliwości terapeutycznych w ogóle.

Pobierz aplikację mobilną i oglądaj TVP INFO na żywo

Jak objaśnił mi prof. dr hab. Piotr Rieske, kierownik Zakładu Biologii Nowotworów Uniwersytetu Medycznego w Łodzi, „pojawiają się kolejne techniki edycji genomu, które wydają się pozbawione efektów ubocznych (np. zmian sekwencji DNA w innych miejscach, niż zaplanowane)”. Jedną z nich jest zastosowane przez zespół z Filadelfii, zwana ABE. Pozawala ona uniknąć dwuniciowych uszkodzeń DNA i nie wymaga wykorzystania skomplikowanych systemów naprawy uszkodzeń DNA. Autorzy zmienili błędną sekwencję DNA na prawidłową.

Jak twierdzą, nie doprowadzili do zmian innych niż planowane. Twierdzą również, że komórki jajowe i plemniki które powstaną u zmienionych genetycznie myszy, mają genom nieedytowany. To jest dziś podstawowym, poza skutecznością, warunkiem myślenia o wprowadzeniu podobnej terapii u ludzi.

Wobec faktu braku zmian niechcianych i wprowadzenia zmiany występującej w populacji zdrowej trudno nawet ocenić, czy ten brak wpływu na komórki rozrodcze jest pożądany. Potomstwo tych „naprawionych genetycznie” zwierząt może być nadal chore na MPS-IH”.

Twoje INFO - kontakt z TVP INFO
Naukowcy pokazują, bo taką mają profesję, gdzie jest horyzont znanego i nieznanego. Dopóki nie ma na to społecznego, politycznego czy innego przyzwolenia, nie przekraczają raczej nakreślonych granic, gdyż w większości pracują w instytucjach współfinansowanych ze środków publicznych. Nauka nie ma wbudowanej tendencji do zatrzymywania się u progu odkrycia, bo „co to będzie, jak odkryjemy nóż, a nim można pokroić chleb i zabić człowieka”. Nie dlatego, że uczeni są z natury niemoralni czy bezmyślni, tylko dlatego, że tu „nic się nie wie, dopóki się nie przeprowadzi eksperymentu”. Jest oczywistym, że stoimy w kwestii terapii chorób dziedzicznych u progu nowych czasów. I nowych decyzji.

Aplikacja mobilna TVP INFO na urządzenia mobilne
źródło:
Zobacz więcej